[发明专利]复合降解制备甲基丙烯酸甲酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及以废亚克力材料为原料，降解制备甲基丙烯酸甲酯的一种方法。

背景技术

亚克力也被称为PMMA，它的学名是聚甲基丙烯酸甲酯。而现在很少使用纯甲基丙烯酸甲酯，而用到的均是丙烯酸同系共聚物。所以称之为亚克力（ACRYLIC）更为合理。

PMMA俗称有机玻璃，它是由甲基丙烯酸甲酯（MMA）单体通过自由基聚合得到的，分子链长而柔。是一种重要的热塑性塑料，它具有优异的光学性能和表面性能，其透光率达90～92%，雾度不大于2%，是所有塑料里透明度最高的。在建筑方面，有机玻璃主要应用于建筑采光体，透明屋顶、棚顶、电话亭、楼梯和房间墙壁护板等方面。近年来，在高速路及高级道路照明灯罩和汽车灯具方面的应用发展也相当快。其中，建筑采光体、浴缸、街头广告灯箱和电话亭等方面的市场增长较快。今后的发展空间较大，市场前景十分广阔。

近年来，随着各大城市饭店、宾馆及高级住宅的兴建，我国建筑采光体发展迅速，用有机玻璃压克力（亚克力）挤出板制成的采光体，具有整体结构强度高、自重轻、透光率高、安全性能高等特殊优点，与无机玻璃采光照置相比较，具有很大的优越性。PMMA制品的开发、推广与应用在促进经济发展的同时，也因为其大规模生产和消费而产生大量废弃物。这些废弃物很难在自然条件下降解，故可认为是环境有害物质。有机玻璃废料一方面来自生产中的不合格产品（如透明的注塑板材和型材中有气泡存在、配方有问题）和不能满足客户需求的零件、成型过程中的浇注口及机械加工里的边角料、切屑等等，成为工业废料；另一方面，是使用和消费后的有机玻璃板、工程塑料和民用消费品，成为消费后废料。若能够有效地对其废物回收利用不仅可以节约资源，保护环境，而且对再生产物的充分利用可以形成很好的经济效益。

通过降解回收甲基丙烯酸甲酯单体，再通过化学合成重新制成亚克力材料制品。有机玻璃降解后，单体的回收率可以高达90%，这一特点不仅为其废料的处理找到了有效途径，而且降解产生的甲基丙烯酸甲酯单体可以再制成有机玻璃，从而大大降低有机玻璃的生产成本，产生明显的经济效益。

聚合物分子量变小的反应总称降解，其中包括解聚、无规断链及低分子量的脱除等反应。促进聚合物降解的因素有很多，如光、热、机械力、超声波、化学药品及微生物等，有时还有几种因素的共同影响。

工业上所采用的降解方法有：干馏法、过热蒸汽法、熔融金属或金属盐作传热介质法、列管式裂解炉裂解法、流化床裂解法和挤出机裂解法，它们的反应温度通常在400～500℃（过热蒸汽法的塔底温度通常控制要高于这个温度，为550～790℃）。

干蒸馏法裂解聚甲基丙烯酸甲酯是最早文献报道的裂解方法之一。其方法是将废旧的聚甲基丙烯酸甲酯先粉碎成碎片，然后置于一个干馏釜内，在大气压力下，用明火或者电加热至聚合物的裂解温度以上。分解得到的单体蒸气有两种处理方法：一是将单体蒸气浓缩，进一步蒸馏，得到高纯度单体；另一种是将单体蒸汽直接与其他单体反应形成新的丙烯酸系聚合物。干馏操作在温度高于裂解温度时，也可以在负压的条件下进行。干蒸馏法的特点是可以处理各种形状的聚甲基丙烯酸甲酯废料，包括聚合过程产生的不合格产品，但是这一技术的热效率低。使用火焰加热或电加热，造成干馏釜内热分布不均匀，靠近釜壁聚合物的温度大大高于釜中心物料的温度，其结果是在釜壁产生较严重的结焦现象，这种结焦的残留物的清除非常困难，影响了反应过程的连续进行。

过热蒸汽裂解聚甲基丙烯酸甲酯是在一个裂解塔内用过热蒸汽作为热介质，用氮气或惰性气体将粉碎后的废旧聚甲基丙烯酸甲酯物料送入塔内进行连续分解的过程。氮气波动方向与蒸汽流动方向相反，结果在蒸汽加热的裂解塔内形成风筛作用，将PMMA废料研磨至小于6mm的颗粒，由惰性气体带入裂解塔。对于PMMA混合颗粒，初始分解的大丙烯酸塑料颗粒位于塔底，温度较高，为550～790℃；而分解的小丙烯酸塑料颗粒位于塔顶，温度为400～550℃。为防止回收的单体再聚合，单体气体在进入冷凝器之前必须加入阻聚剂。

熔融金属或金属盐是PMMA分解的一种十分有效的传热介质。在PMMA分解过程中所用的金属有铅、铋、镉、锡等，其中最常用的是铅。这些金属或盐在聚甲基丙烯酸甲酯的裂解过程中通常被加热至500℃以上，处于熔融状态，这一温度范围足以使PMMA分解。上述金属的合金也可以做传热介质，包括这些金属和其他金属合金形成的合金。但是，该方法存在的缺陷是金属蒸汽有毒和接触面积不大。